Configuración de electrones y estado de carga de iones de Cu, Ag y Au eléctricamente activos en ZnSe

Se investiga el efecto Hall, la conductividad eléctrica y la movilidad de los electrones a temperaturas entre 55 y 500 K en cristales de n-ZnSe dopados con Cu, Ag o Au. La presencia de una pequeña cantidad de átomos de Cu conduce a una inversión del signo del coeficiente Hall a temperaturas superiores a 300 K. Se observa una dependencia anómala de la temperatura de la movilidad de los electrones en las muestras con baja concentración de Cu (<0,3 at.% en la masa fundida). En el caso del n-ZnSe dopado con Ag y Au se observan diferentes caracteres de las dependencias de temperatura de los coeficientes cinéticos. Estas curvas son típicas de los cristales que tienen varios niveles donantes a diferentes profundidades energéticas. Inmediatamente después del dopaje, la plata se comporta como una impureza aceptora compensadora habitual, mientras que el oro muestra propiedades anfóteras. Proponemos un modelo que explica las anomalías de las dependencias de temperatura de los coeficientes cinéticos en los cristales dopados con Cu y la ausencia de anomalías en los cristales dopados con Ag y Au. De acuerdo con este modelo y nuestros datos experimentales, el cobre en n-ZnSe tiene dos estados de carga, CuZn+ (d10) y CuZn2+ (d9), y dos niveles aceptores cerca de la banda de valencia. La plata y el oro existen en estados de carga únicaAgZn+ y AuZn+ con configuración de electrones d10 formando niveles de energía únicos cerca de la banda de valencia. Los átomos de Au forman principalmente donantes intersticialesAui a bajas concentraciones de dopaje y aceptores sustitucionalesAuZn y AuZn a altas concentraciones de dopaje. Se discute la estimulación temporal de las propiedades anfotéricas de la Ag.

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